فرآیند کاتالیستی آلکیلاسیون (Alkylation)
هدیه سبحانی – دکترای مهندسی شیمی
تحریریه رسانه ایران کاتالیست
فرآیند آلکیلاسیون (Alkylation) یکی از فرآیندهای مهم در صنعت پالایش نفت است که به‌منظور تولید آلکیلات به‌منظور اختلاط با بنزین و ارتقای عدد اکتان آن انجام می‌شود. این فرآیند به‌ویژه برای بهبود کیفیت بنزین و کاهش آلاینده‌ها در هوا استفاده می‌شود.
هدف اصلی فرآیند آلکیلاسیون، تولید ترکیبات هیدروکربنی با عدد اکتان بالا به‌منظور اختلاط با بنزین و ارتقای کیفیت آن است. آلکیلات‌ها تولید شده در این فرآیند، معمولاً ترکیباتی هستند که از ایزوبوتان و الفین‌ها (مانند پروپیلن، بوتن و یا مخلوط آنها) تشکیل می‌شوند. این ترکیبات به‌ویژه برای بنزین‌های با عدد اکتان بالا مناسب هستند و باعث بهبود عملکرد موتورهای احتراق داخلی می‌شوند.
در فرآیند آلکیلاسیون بنزین، ایزوبوتان در حضور الفین‌ها (که معمولاً از واحدهای کراکینگ بستر سیال یا بازیابی گازهای پالایشگاهی تأمین می‌شوند) و کاتالیست‌های اسیدی مانند اسید سولفوریک یا اسید هیدروفلئوریک تبدیل به آلکیلات می‌شود. این آلکیلات‌ها در اختلاط با بنزین موجب افزایش عدد اکتان بنزین می‌شوند، که برای خودروهای مدرن ضروری است.
فرآیند آلکیلاسیون برای اولین بار در سال ۱۹۳۸ توسط شرکت Shell طراحی و راه‌اندازی شد و مبتنی بر کاتالیست‌های اسید سولفوریک بود. در سال ۱۹۴۲، شرکت Phillips Petroleum این فرآیند را با استفاده از کاتالیست‌های اسید هیدروفلئوریک طراحی و بهره‌برداری کرد. این تکنولوژی‌ها همچنان مورد استفاده قرار می‌گیرند و تکامل یافته‌اند.
الفین‌هایی که برای این فرآیند استفاده می‌شوند، معمولاً از واحدهای کراکینگ بستر سیال (FCC) و بازیابی گازهای تولیدی در این واحدها تأمین می‌گردند. ایزوبوتان نیز از بازیابی گازهای پالایشگاهی یا از واحدهای ایزومریزاسیون کاتالیستی بوتان به‌دست می‌آید.
کاتالیست‌های اسیدی در فرآیند آلکیلاسیون نقش کلیدی دارند. اسید سولفوریک و اسید هیدروفلئوریک به‌عنوان کاتالیست‌های سنتی این فرآیند شناخته می‌شوند. همچنین، در سال‌های اخیر، کاتالیست‌های جامد اسیدی برای تولید ترکیباتی مانند اتیل بنزن و کیومن به کار گرفته شده‌اند. با این حال، به دلیل مسائل اقتصادی، استفاده از این کاتالیست‌های جامد در بسیاری از واحدهای آلکیلاسیون هنوز به‌طور گسترده‌ای رایج نشده است.
با توجه به تغییرات در استانداردهای زیست‌محیطی و کیفیت بنزین، به‌ویژه در ایالات متحده، که در سال ۱۹۹۴ استفاده از ترکیبات MTBE در بنزین ممنوع شد، برنامه‌ریزی‌هایی برای ساخت واحدهای جدید آلکیلاسیون در این کشور آغاز شد. آلکیلاسیون یکی از روش‌های مهم برای تولید بنزین با کیفیت بالا و کاهش آلاینده‌ها به‌شمار می‌رود.
ایالات متحده دارای بیشترین ظرفیت برای فرآیندهای آلکیلاسیون در دنیا است. پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهند که سالانه حدود ۱ میلیون و ۷۹۳ هزار تن کاتالیست‌های آلکیلاسیون در این کشور مصرف می‌شود. علاوه بر این، ایالات متحده به‌دلیل داشتن ظرفیت بالای واحدهای کراکینگ بستر سیال (تقریباً ۶ میلیون و ۵۳۰ هزار بشکه در روز) قادر است پروپیلن مورد نیاز صنایع پتروشیمی خود را تأمین کرده و در عین حال آلکیلات‌هایی برای استفاده در بنزین تولید نماید.
در ایران، تنها پالایشگاه آبادان اقدام به طراحی و احداث واحد آلکیلاسیون کرده است. با این حال، به دلیل عدم هماهنگی و نگرش‌های جداگانه در صنایع پالایش و پتروشیمی، هزینه‌های مضاعفی برای هر یک از این بخش‌ها تحمیل شده است. در واقع، این نگرش‌های جداگانه باعث شده که برنامه‌ریزی‌ها و توسعه این دو صنعت به‌طور مجزا انجام شود، در حالی که در بسیاری از کشورهای دنیا، توسعه این دو بخش به‌طور همزمان و یکپارچه انجام می‌شود.
فرآیند آلکیلاسیون یکی از تکنولوژی‌های کلیدی در تولید بنزین با کیفیت بالا است که در آن ایزوبوتان به همراه الفین‌ها تحت تأثیر کاتالیست‌های اسیدی به آلکیلات تبدیل می‌شود. این فرآیند در سال‌های اخیر با پیشرفت‌های تکنولوژیکی، به‌ویژه استفاده از کاتالیست‌های جدید، بهبود یافته است. در ایالات متحده، با داشتن ظرفیت‌های بالای کراکینگ بستر سیال، صنعت آلکیلاسیون توانسته به تولید آلکیلات‌های مورد نیاز برای بنزین‌های با کیفیت بالا بپردازد. در ایران، نیز با توجه به وجود ظرفیت پالایشگاهی، می‌توان با گسترش این تکنولوژی، تولید بنزین با عدد اکتان بالا را افزایش داد.
دیدگاهتان را بنویسید